太阳能作为一种清洁无污染的可再生能源被广泛利用,其中太阳能光伏发电是有效利用太阳能的主要方式之一。但由于光伏组件的输出特性与外界环境因素(太阳辐射强度、环境温度)呈强烈非线性关系,导致光伏发电系统无法以最大功率进行输出,造成资源的浪费。本文以离网光伏系统为研究对象,以最大限度利用太阳能为研究目标,开展光伏组件最大功率点跟踪的研究工作。本文首先根据光伏电池的数学模型与实际光伏组件参数建立光伏电池仿真模型,模拟光伏电池在不同太阳辐射强度、环境温度下的输出特性,根据仿真结果可知,光伏电池输出功率曲线在每一种外界条件下为单峰曲线,存在唯一的最大功率点,且随外界环境变化而变化。其次,根据光伏电池输出特性阐述了最大功率点跟踪(MPPT)原理,采用控制器结合直流-直流变换器实现最大功率点跟踪的方法。详细介绍了扰动观察法、电导增量法等传统MPPT算法,分析其工作原理、优缺点及适用范围,在此基础上提出了一种创新的跟踪方法一改进三点跟踪法,并建立仿真模型对几种MPPT算法跟踪性能进行了比较,仿真结果表明,改进三点跟踪法能够快速、准确、高效地完成最大功率点跟踪控制任务,在跟踪速度、控制精度与扰动观察法和电导增量法相比具有优越性。在硬件设计方面,选用了 Boost电路作为控制系统的主电路。采用STC12C5A60S2单片机作为主控芯片,设计了最大功率点跟踪控制系统硬件模块,包括了单片机最小系统模块、稳压电源模块、数据采集模块、MOS管驱动电路、显示电路及显示驱动模块等。在软件设计方面,完成了控制系统主程序、MPPT程序、数据采集程序、显示程序等设计。最后搭建了一个30W的光伏发电MPPT实验平台,开展实验来验证改进三点跟踪法的跟踪性能。采用太阳辐射测量仪测量太阳辐射强度,温度计测量环境温度,在数码管组成的显示电路上读取最大功率点输出电压、电流,计算出对应外界环境条件下的最大输出功率,进行数据分析。最后实验结果表明,改进三点跟踪法不仅能够快速地跟踪到最大功率点,而且具有良好的跟踪稳定性,在外界环境快速变化的情况也能够保证跟踪灵敏性。